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基于动态参数扩展控制障碍函数的无人机时变编队最优跟踪控制
1
作者
吴俊岐
吴碧
+1 位作者
邓宏彬
周智千
《兵工学报》
北大核心
2025年第4期188-201,共14页
针对多约束条件下无人机时变编队控制中的能耗优化问题,提出一种基于动态参数扩展高阶控制障碍函数的优化控制方法。对现有的高阶控制障碍函数进行改进,综合考虑无人机与障碍物的运动状态建立扩展状态的动力学模型,将动态目标避障的安...
针对多约束条件下无人机时变编队控制中的能耗优化问题,提出一种基于动态参数扩展高阶控制障碍函数的优化控制方法。对现有的高阶控制障碍函数进行改进,综合考虑无人机与障碍物的运动状态建立扩展状态的动力学模型,将动态目标避障的安全性约束条件在扩展状态动力学模型上展开,得到用于建立动态目标避障的扩展高阶控制障碍函数;针对扩展高阶控制障碍函数约束的可解性与保守性问题,设计K类函数参数的自适应规则得到动态参数扩展高阶控制障碍函数,在提高含约束优化问题可解性的同时降低解的保守性。利用控制障碍函数与动态参数扩展高阶控制障碍函数建立多约束条件,基于一致性条件与哈密顿分析建立目标函数,将时变编队的能耗优化问题转化为多约束优化问题,并用二次规划进行求解得到最优控制输入。仿真结果表明,所提方法比固定参数扩展高阶控制障碍函数以及人工势场法具有更好的避障效果与更低的能耗。
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关键词
时变
编队
跟踪
控制
最优
控制
控制
障碍函数
状态观测器
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职称材料
具有领导-跟随双层编队的UAV集群跟踪控制
2
作者
张青川
王乐
+1 位作者
席建祥
王成
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期2331-2342,共12页
针对具有多个领导者的四旋翼无人机集群,提出领导-跟随双层结构时变编队跟踪控制分析与设计方法。利用无人机局部邻域信息,构造时变编队跟踪控制协议;基于领导-跟随双层编队通信拓扑结构,给出编队中心的显式表达式和编队跟踪的充分条件...
针对具有多个领导者的四旋翼无人机集群,提出领导-跟随双层结构时变编队跟踪控制分析与设计方法。利用无人机局部邻域信息,构造时变编队跟踪控制协议;基于领导-跟随双层编队通信拓扑结构,给出编队中心的显式表达式和编队跟踪的充分条件;通过构造并求解代数Riccati方程,提出一种领导-跟随双层结构编队跟踪控制协议的设计方法;利用四旋翼无人机集群飞行平台开展领导-跟随双层结构编队跟踪飞行实验。结果表明:所设计的领导-跟随双层结构编队跟踪控制协议可以驱使具有多个领导者的四旋翼无人机集群系统形成期望的领导-跟随双层编队结构,验证了所提方法的有效性。
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关键词
领导-跟随双层
编队
结构
时变编队控制
编队
跟踪
四旋翼无人机
分布式
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职称材料
题名
基于动态参数扩展控制障碍函数的无人机时变编队最优跟踪控制
1
作者
吴俊岐
吴碧
邓宏彬
周智千
机构
北京理工大学机电学院
[
出处
《兵工学报》
北大核心
2025年第4期188-201,共14页
基金
国家自然科学基金项目(62203050)。
文摘
针对多约束条件下无人机时变编队控制中的能耗优化问题,提出一种基于动态参数扩展高阶控制障碍函数的优化控制方法。对现有的高阶控制障碍函数进行改进,综合考虑无人机与障碍物的运动状态建立扩展状态的动力学模型,将动态目标避障的安全性约束条件在扩展状态动力学模型上展开,得到用于建立动态目标避障的扩展高阶控制障碍函数;针对扩展高阶控制障碍函数约束的可解性与保守性问题,设计K类函数参数的自适应规则得到动态参数扩展高阶控制障碍函数,在提高含约束优化问题可解性的同时降低解的保守性。利用控制障碍函数与动态参数扩展高阶控制障碍函数建立多约束条件,基于一致性条件与哈密顿分析建立目标函数,将时变编队的能耗优化问题转化为多约束优化问题,并用二次规划进行求解得到最优控制输入。仿真结果表明,所提方法比固定参数扩展高阶控制障碍函数以及人工势场法具有更好的避障效果与更低的能耗。
关键词
时变
编队
跟踪
控制
最优
控制
控制
障碍函数
状态观测器
Keywords
time-varying formation tracking control
optimal control
control barrier function
state observer
分类号
TJ301 [兵器科学与技术—火炮、自动武器与弹药工程]
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职称材料
题名
具有领导-跟随双层编队的UAV集群跟踪控制
2
作者
张青川
王乐
席建祥
王成
机构
火箭军工程大学导弹工程学院
出处
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期2331-2342,共12页
基金
国家自然科学基金(62176263,62103434,62003363)
中国博士后科学基金(271004)
+1 种基金
陕西省杰出青年科学基金(2021JC-35)
陕西省青年科学基金(2021JQ-375)。
文摘
针对具有多个领导者的四旋翼无人机集群,提出领导-跟随双层结构时变编队跟踪控制分析与设计方法。利用无人机局部邻域信息,构造时变编队跟踪控制协议;基于领导-跟随双层编队通信拓扑结构,给出编队中心的显式表达式和编队跟踪的充分条件;通过构造并求解代数Riccati方程,提出一种领导-跟随双层结构编队跟踪控制协议的设计方法;利用四旋翼无人机集群飞行平台开展领导-跟随双层结构编队跟踪飞行实验。结果表明:所设计的领导-跟随双层结构编队跟踪控制协议可以驱使具有多个领导者的四旋翼无人机集群系统形成期望的领导-跟随双层编队结构,验证了所提方法的有效性。
关键词
领导-跟随双层
编队
结构
时变编队控制
编队
跟踪
四旋翼无人机
分布式
Keywords
leader-following double formation structure
time-varying formation control
formation tracking
quadrotor unmanned aerial vehicle
distributed
分类号
V221.3 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
TB553 [理学—声学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于动态参数扩展控制障碍函数的无人机时变编队最优跟踪控制
吴俊岐
吴碧
邓宏彬
周智千
《兵工学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
具有领导-跟随双层编队的UAV集群跟踪控制
张青川
王乐
席建祥
王成
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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